一种环保温敏型胶体细水雾添加剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环保温敏型胶体细水雾添加剂及其制备方法，解决现有普通水凝胶在常温下存在黏度大、流动性差，容易造成管路输送困难、堵塞喷头，同时具有毒性等缺点。该添加剂由温敏物质、分散剂、金属盐、过渡金属化合物、表面活性剂、热稳定剂组成；温敏物质为甲基纤维素；分散剂为聚乙二醇和聚乙烯醇；过渡金属化合物为二茂铁；上述成分的质量比为：4％‐20％的甲基纤维素、20％‐60％的聚乙二醇、4％‐20％的聚乙烯醇、10％‐60％的金属盐、5％‐30％的二茂铁、1％‐30％的表面活性剂和2％‐30％的热稳定剂。同时，本发明专利技术还提供了一种上述环保温敏型胶体细水雾添加剂的制备方法。

Environmental friendly thermosensitive colloid water mist additive and preparation method thereof

The invention relates to an environmentally friendly temperature sensitive colloidal water mist additive and a preparation method thereof, which solves the problems of high viscosity and poor fluidity of existing ordinary hydrogels at room temperature, easily causing difficult pipeline transportation, blocking nozzle and toxicity. The additive is composed of temperature-sensitive material, dispersant, metal salt, transition metal compound, surfactant and heat stabilizer; temperature-sensitive material is methyl cellulose; dispersant is polyethylene glycol and polyvinyl alcohol; transition metal compound is ferrocene; the mass ratio of the above components is 4%-20% methyl cellulose and 20%? 60% polyethylene glycol, 4% - 20% polyvinyl alcohol, 10% - 60% metal salt, 5% - 30% ferrocene, 1% - 30% surfactant and 2% - 30% heat stabilizer. Meanwhile, the invention also provides a preparation method of the environmental friendly thermosensitive colloid water mist additive.

【技术实现步骤摘要】
一种环保温敏型胶体细水雾添加剂及其制备方法
本专利技术涉及细水雾灭火领域，具体涉及一种环保温敏型胶体细水雾添加剂及其制备方法。
技术介绍
细水雾具有环境友好、灭火迅速、用水量少、价格低廉以及对保护对象破坏性小等优点，是哈龙灭火剂的主要替代品。普通细水雾主要是通过汽化吸热降温、表面冷却降温、隔绝氧气窒息、减少热辐射、拉伸火焰等几种灭火机理共同作用来抑制熄灭火焰的，但是对于一些特殊场景火灾仍然存在灭火能力不足的问题，如B类火容易发生复燃。在水中加入一定量的添加剂能有效提升细水雾的灭火效率，常用的水雾添加剂主要有表面活性剂、过度金属化合物、金属盐类等。表面活性剂可以通过促进水溶液铺展、生产气泡、形成乳状膜、增加水溶液粘性来提升细水雾灭火效率，但形成的气泡和乳状膜强度还有待提高；过度金属氧化物廉价且具有很强的熄火能力，但这种物质通常具有不溶性，难以均匀地分散于水中，限制了其发展与应用；金属盐可以通过抑制化学链式反应来改善细水雾灭火效率，但这种添加剂的缺点在于其水溶液有较强的腐蚀性，且对环境会造成污染。综上所述，针对水雾添加剂的研究主要集中在金属盐、过度金属氧化物、表面活性剂和复合型水雾添加剂上，但以上添加剂均存在着自身的不足，目前尚未有普适性的高效、清洁灭火添加剂。高分子水凝胶作为水系添加剂的一种，具有吸水能力强、黏度大、附着力强的优点，其固水效果好，可延长水的滞留时间，迅速冷却降温，并有覆盖、隔氧、封堵的作用，能够大大提升水的利用率和灭火效率。但由于其黏度大、流动性差的特点，容易造成管路输送困难，堵塞喷头等缺点，用于灭火领域具有一定局限性。温敏型水凝胶是水凝胶的一种，已广泛应用在生物医药领域，如药物缓释载体、组织修复工程、创面敷料及其他方面，目前已有将聚(N-异丙基丙烯酰胺)及其衍生物合成的温敏性水凝胶应用于灭火领域的技术，但水凝胶内部往往混杂有未反应的单体、残余引发剂或催化剂等，具有一定的毒性，且合成高分子工艺复杂，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有普通水凝胶在常温下存在黏度大、流动性差，容易造成管路输送困难、堵塞喷头的问题，同时解决现有温敏型水凝胶制备工艺复杂、成本较高、具有毒性的问题，提供了一种环保温敏性胶体细水雾添加剂，该添加剂水溶液具有常温下溶胶粘度小，超过临界转变温度(LCST)时凝胶粘度大的特点，该添加剂无毒无害、无腐蚀、环保易降解；同时该添加剂的制备工艺简单，价格低廉。本专利技术解决上述问题的技术方案是，一种环保温敏型胶体细水雾添加剂，由温敏物质、分散剂、金属盐、过渡金属化合物、表面活性剂、热稳定剂组成；所述温敏物质为甲基纤维素；所述分散剂为聚乙二醇和聚乙烯醇；所述过渡金属化合物为二茂铁；上述成分的质量比为：4％‐20％的甲基纤维素、20％‐60％的聚乙二醇、4％‐20％的聚乙烯醇、10％‐60％的金属盐、5％‐30％的二茂铁、1％‐30％的表面活性剂和2％‐30％的热稳定剂。进一步地，上述成分的质量比为：8％-16％的甲基纤维素、20％-40％的聚乙二醇、4％-8％的聚乙烯醇、12％-40％的金属盐、5％‐30％的二茂铁、16％-30％的表面活性剂和2％-10％的热稳定剂。进一步地，所述金属盐为氯化钠、氯化钾或氯化亚铁中的一种或几种组合。进一步地，所述表面活性剂为12烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或月桂醇硫酸钠。进一步地，所述热稳定剂为聚磷酸铵或甲基磷酸二甲酯。同时本专利技术还提供了一种环保温敏型胶体细水雾添加剂的制备方法，包括以下步骤：1)将质量比为4％-20％甲基纤维素和质量比为20％-60％聚乙二醇粉末混合均匀后加入到60-80℃热水中恒温磁力搅拌1-2h，静置12-24h得到A溶液，水的质量为甲级纤维素质量的40-100倍；2)取质量比为4％-20％聚乙烯醇置于恒温水浴中，90-95℃条件下充分搅拌均匀，配置成10％的B溶液；3)将质量比为10％-60％的金属盐、质量比为1％-30％的表面活性剂和质量比为2％-30％的热稳定剂依次加入50-80℃水溶液中搅拌至均匀，制成C溶液，水的质量为金属盐质量的30-50倍；4)将B溶液加入A溶液中，充分搅拌均匀后得到D溶液；5)取5％-30％粒径为2-30μm粒径的二茂铁粉末加入D溶液中搅拌均匀，制成E溶液；6)将C溶液加入E溶液中，充分搅拌均匀后用筛网过滤得到F溶液；7)将F溶液放入真空干燥箱60-80℃下，干燥12-36h得到固体温敏性水凝胶；8)将固体温敏性水凝胶粉碎得到温敏型水凝胶粉末，将温敏型水凝胶粉末用筛网过滤，得到粉末状环保温敏性胶体水雾添加剂。进一步地，所述步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤5)中，甲基纤维素的质量比为8％-16％、聚乙二醇的质量比为20％-40％、聚乙烯醇的质量比为4％-8％、金属盐的质量比为12％-40％、二茂铁的质量比为5％‐30％、表面活性剂的质量比为16％-30％、热稳定的质量比为2％-10％。进一步地，所述金属盐为氯化钠、氯化钾或氯化亚铁中的一种或几种组合。进一步地，所述表面活性剂为12烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或月桂醇硫酸钠。进一步地，所述热稳定剂为聚磷酸铵或甲基磷酸二甲酯。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术使用甲基纤维素、分散剂、金属盐、过渡金属化合物、表面活性剂和热稳定剂制备温敏型水凝胶，并将其作为水雾添加剂的一种。该温敏性水凝胶具有常温下粘度小、流动性好的优点，克服了普通高分子水凝胶在常温下存在黏度大、流动性差，容易造成管路输送困难，堵塞喷头等缺点；同时，该温敏性水凝胶在高温下具有吸水能力强、黏度大、附着力强、固水效果好、延长水的滞留时间、迅速冷却降温等优点，同时具有覆盖、隔氧、封堵的作用。本专利技术方法制备的温敏性水凝胶无毒无害，无腐蚀，环保易降解，制备工艺简单，价格低廉，且使用细水雾化喷头喷射，进一步提升了水的利用率。2.本专利技术的甲基纤维素(MC)是一种温敏性材料，具有常温溶胶、高温凝胶的性质；高分子聚乙二醇(PEG)能够和甲基纤维素(MC)发生缠绕，促进甲基纤维素(MC)网络结构的铰链，且能促进溶液的稳定性，防止颗粒物的沉降和凝聚；聚乙烯醇(PVA)能增强高温时凝胶的强度，且能促进溶液的稳定性，防止颗粒物的沉降和凝聚；金属盐通过盐析作用进一步降低凝胶的临界相变温度(LCST)时；表面活性剂可通过降低水分子间表面张力，降低溶胶常温下粘度；热稳定剂可提高凝胶热稳定性；过渡金属化合物可以消减火灾现场的烟气，提高凝胶热稳定性。3.本方法将温敏性水凝胶和细水雾灭火的优势相结合，大大提升了灭火效率。本专利技术制备的温敏性水凝胶由于同时具有亲水和疏水基团，因此具有温度敏感性，在常温下亲水基起主要作用，液体吸水溶胶，流动性好；当液体温度超过临界相变温度(LCST)时，疏水基起主要作用，高分子链相互铰链，形成粘度较大的凝胶，且溶胶与凝胶是可逆的，灭火过程中受高温影响以凝胶形式存在，灭火过后温度降为常温后又会转变为溶胶，残留物易清理。4.本专利技术的制备工艺简单，将各组分按顺序进行物理混合即可完成制备，成本低廉；本专利技术的温敏性水凝胶有效提升了细水雾的灭火效率，对A类火与B类火均有较好的灭火效果，适用范围广泛。5.本专利技术有效提升细水雾灭火效率和消减烟气能力，灭火残留物易清理，残留物易降解，不会对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保温敏型胶体细水雾添加剂，其特征在于：由温敏物质、分散剂、金属盐、过渡金属化合物、表面活性剂、热稳定剂组成；所述温敏物质为甲基纤维素；所述分散剂为聚乙二醇和聚乙烯醇；所述过渡金属化合物为二茂铁；上述成分的质量比为：4％‐20％的甲基纤维素、20％‐60％的聚乙二醇、4％‐20％的聚乙烯醇、10％‐60％的金属盐、5％‐30％的二茂铁、1％‐30％的表面活性剂和2％‐30％的热稳定剂。

【技术特征摘要】
1.一种环保温敏型胶体细水雾添加剂，其特征在于：由温敏物质、分散剂、金属盐、过渡金属化合物、表面活性剂、热稳定剂组成；所述温敏物质为甲基纤维素；所述分散剂为聚乙二醇和聚乙烯醇；所述过渡金属化合物为二茂铁；上述成分的质量比为：4％‐20％的甲基纤维素、20％‐60％的聚乙二醇、4％‐20％的聚乙烯醇、10％‐60％的金属盐、5％‐30％的二茂铁、1％‐30％的表面活性剂和2％‐30％的热稳定剂。2.根据权利要求1所述的环保温敏型胶体细水雾添加剂，其特征在于：所述成分的质量比为：8％-16％的甲基纤维素、20％-40％的聚乙二醇、4％-8％的聚乙烯醇、12％-40％的金属盐、5％‐30％的二茂铁、16％-30％的表面活性剂和2％-10％的热稳定剂。3.根据权利要求2所述的环保温敏型胶体细水雾添加剂，其特征在于：所述金属盐为氯化钠、氯化钾或氯化亚铁中的一种或几种组合。4.根据权利要求1或2或3所述的环保温敏型胶体细水雾添加剂，其特征在于：所述表面活性剂为12烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或月桂醇硫酸钠。5.根据权利要求4所述的环保温敏型胶体细水雾添加剂，其特征在于：所述热稳定剂为聚磷酸铵或甲基磷酸二甲酯。6.一种环保温敏型胶体细水雾添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将质量比为4％-20％甲基纤维素和质量比为20％-60％聚乙二醇粉末混合均匀后加入到60-80℃热水中恒温磁力搅拌1-2h，静置12-24h得到A溶液，水的质量为甲级纤维素质量的40-100倍；2)取质量比为4％-20％聚乙烯醇置于恒温水浴中，90-95℃条件下充分...

【专利技术属性】
技术研发人员：易欣，杨元博，马砺，刘长春，范晶，赵鑫，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61